Qualità degli insilati aziendali: problematiche di gestione degli insilati di mais e di foraggere prative

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1 Qualità degli insilati aziendali: problematiche di gestione degli insilati di mais e di foraggere prative Giorgio Borreani Dip. di Agronomia, Selvicoltura e Gestione del Territorio Università di Torino giorgio.borreani@unito.it Conservazione mediante insilamento: una tecnica naturale Principi: acidificazione naturale per fermentazione degli zuccheri del foraggio ad opera dei batteri lattici assenza di ossigeno (anaerobiosi) 1

2 Conservazione mediante insilamento: una tecnica ad alta efficienza Permette di conservare i foraggi umidi mantenendo pressoché inalterato il valore nutrizionale del foraggio al taglio per il mais è l unica tecnica che permette di valorizzare l elevata produzione di questo foraggio l insilamento permette di contenere le perdite complessive di conservazione minori del 5% (per la fienagione le perdite variano dal 15 al 25%) L insilato come lo yogurt: I batteri lattici coinvolti nelle fermentazioni degli insilati sono vicini parenti di quelli utilizzati nello yogurt: Genere Insilato Yogurt Lactobacillus L. casei, L. plantarum, L. brevis, L. buchneri L. delbrückii subsp. bulgaricus Pediococcus Leuconostoc P. acidilactici, P. pentosaceus Leuc. mesenteroides Streptococcus Sc. bovis Sc. thermophilus 2

3 Metabolismo aerobico e anaerobico dei microrganismi presenti nei foraggi (da Pahlow,, 1991) AEROBICO ANAEROBICO CO, H 2 2 O MICOTOSSINE CO, H 2 2 O TOSSINE? ETANOLO CO 2 Batteri aerobici Lieviti Muffe Entero- batteri Ac.. ACETICO, ETANOLO, CO 2 ENDOTOSSINE, NH 3 ACETATO, LATTATO O, CO 2, ACETOINA H 2 Batteri lattici Batteri lattici Ac.. LATTICO, ac.. ACETICO ETANOLO, CO 2 Lieviti Batteri acetici Batteri propionici Clostridi CO, H 2 2 O Anaerobiosi stabilita con chiusura silo! IL FILM PLASTICO CARBOIDRATI Ac.. BUTIRRICO H, CO 2 2 ACETATO Ac.. PROPIONICO CO, H 2 2 O ASSIMILAZIONE FERMENTAZIONE Fermentazione dell acido lattico ad opera dei clostridi Gas nell aria ac.. LATTICO ac.. LATTICO ac.. BUTIRRICO + 2 CO H 2 + H 2 O 2 moli di acido forte! 1 mole di acido debole! Perdite s.s. 51% s.s. iniziale 3

4 Evoluzione del ph di un insilato 6.0 Insilato butirrico 5.5 ph Insilato lattico Giorni dall'insilamento Fattori infuenti sulla crescita clostridica ph < 4,2 Contenuto di s.s. > 45% Contenuto di nitrati (> 100 (> 100 mg/kg sul tal quale) Livello di contaminazione (n spore/g) (contaminazione di terra) 4

5 Interazione tra contenuto di s.s. e ph sulla crescita dei clostridi Contenuto s.s. (%) ph 20 4,2 25 4,3 30 4,4 35 4,6 40 4,8 45 5,0 Fasi dell insilamento 1 1. Iniziale aerobica segue la trinciatura e la messa in silo consumo ossigeno, respirazione di parte dei carboidrati e aumento temperatura e attivazione enzimi vegetali 2. Fermentativa principale fermentazione dei carboidrati (zuccheri semplici, diosi, fruttosani e parte emicellulose) ) abbassamento del ph; durata da 1 a 2 settimane a seconda del prodotto e del grado di trinciatura 5

6 Fasi dell insilamento 2 3. Stabilizzazione anaerobica terminate le fermentazioni il silo si stabilizza (in assenza di O 2 ), le cariche microbiche diminuiscono, e le attività enzimatiche si arrestano (eccetto idrolisi di alcuni WSC) 4. Fase di consumo (feed-out) il silo viene aperto e inizia la penetrazione dell aria nella massa, l ossigeno stimola i microrganismi aerobi in particolare lieviti, batteri acetici e muffe Evoluzione del ph e fasi dell insilamento F. aerobica: anaerobi facoltativi (lieviti, enterobatteri). Contenuto O 2 ph 6 F. fermentativa: insilato anaerobico Batteri lattici dominanti Produzione di acido lattico ph Deterioramento aerobico aumento temperatura attività MO aerobi Stabilità aerobica inizio degradazione di acidi organici ad opera di lieviti ph 5 F. stabile: attività ridotta. Alcuni organismi acido-tolleranti sopravvivono e continuano a bassa attività (Lactobacillus buchneri) 4 1. Fase aerobica 2. Fase fermentativa 3. Stabilizzazione anaerobica 4. Fase consumo Contatto con l aria 6

7 1. Qualità nutrizionale INSILATO 2. Qualità fermentativa Risposta produttiva animali 3. Gestione trincea al consumo 1. Qualità nutrizionale: : sceltas del momento ottimale di raccolta Prati ed erbai di graminacee taglio precoce!!! Erba medica Silomais linea lattea 50% taglio tardivo Pisello proteico 7

8 Scelta del momento di raccolta Foraggi prativi: taglio precoce!!! graminacee (fine levata - inizio spigatura) leguminose (fine vegetativo - bottoni fiorali) Silomais: linea lattea tra il 40 e 60% Leguminose da granella: taglio tardivo (completa formazione del baccello e dei semi) Effetto dello stadio morfologico con l invecchiamento la qualità della pianta decresce per l effetto interattivo del: incremento delle frazioni fibrose nei tessuti della pianta variazione del rapporto tra le foglie e gli steli 8

9 Caratteristiche nutritive del loglio italico in relazione allo sviluppo Fase NDF (%) ADF (%) DSO (%) UFL kg s.s. Vegetativa Levata Spigatura Fioritura 38,0 23,1 86,9 1,03 46,6 29,7 79,7 0,92 48,8 31,4 77,3 0,89 53,7 34,7 70,0 0,78 55,7 35,7 60,4 0,64 Evoluzione della digeribilità nei cereali foraggeri qualità delle foglie e steli decade con l avanzare dello stadio morfologico aumento della granella e aumento del amido e diminuzione dell NDF 9

10 Ripartizione della fitomassa nei vari organi della pianta 1 a Epoca semina 14 aprile Resa areica (t s.s./ha) giu 10-lug 24-lug 7-ago 21-ago 4-set 18-set Data cariossidi tutoli brattee pennacchio foglie foglie morte stocco Linea lattea (Afuakwa e Crookston,, 1984) A B 1 Determinazione della linea lattea: linea lattea % = A / B x

11 Evoluzione dell amido nella pianta intera di mais 40 Amido (% s.s.) Prima epoca Seconda Epoca Linea lattea (%) (da Borreani e Tabacco, dati unpublished) 2. Qualità fermentativa Tipologia insilato (tal quale o preappassito) Livello di preappassimento Scelta eventuali additivi (inoculi o miscele di acidi organici Scelta del sistema di insilamento (trincea, rotoballe fasciate, salamoni salamoni ecc.) 11

12 Effetto preappassimento sulle fermentazioni di un prato di leguminose (trifoglio) Contento s.s. (%) Preappassimento (giorni) ph 5,7 5,8 4,5 Acido lattico (g/kg DM) Acido acetico (g/kg DM) Acido butirrico (g/kg DM) N-NHNH 3 (% NT) Taglio 1 1, , , Effetto preappassimento sulle fermentazioni di un prato permanente di montagna in rotoballe fasciate Ac.. lattico (g/kg s.s.) Ac.. butirrico (g/kg s.s.) Contenuto s.s. (%) Contenuto s.s. (%) 12

13 Tipologie di additivi per l insilamento Acidi organici Inoculi di batteri lattici Batteri lattici omolattici Batteri lattici eterolattici Addizione di enzimi enzimi cellulosolitici Ferulate esterase Tannini (per insilati proteici per migliorare utilizzazione azoto) Acidi organici Abbassamento ph: agisce durante la fase fermentativa, usato in insilati troppo umidi di foraggere prative per evitare il rischio di fermentazione butirrica. Il più efficace ed economico è l acido formico alla dose di 4 litri/t tal quale Migliorare stabilità aerobica: agisce durante la fase di consumo, usato soprattutto nelle aree periferiche del silo per prevenire lo sviluppo di muffe e lieviti. Il più efficaci sono l acido propionico e acido acetico alla dose di litri/t tal quale 13

14 Inoculi di batteri lattici Batteri lattici omolattici (Lactobacillus plantarum e L. casei) : agiscono durante la fase fermentativa casei) : producendo più acido lattico e abbassando più velocemente il ph. Ottimi per insilati di leguminose e di cereali vernini (triticale,, orzo, frumento, segale, avena). Dosi consigliate (1 x 10 6 ) di cellule per g insilato tal quale. Batteri lattici eterolattici (Lactobacillus buchneri): agiscono durante la fase fermentativa, ma servono per stabilizzare l insilato durante la fase di consumo. Dosi consigliate > (5 x 10 5 ) di cellule per g insilato tal quale. Effetto acido formico e inoculo omolattico su insilati di erba umidi (20% s.s.) Testimone Acido Batteri lattici Formico L. plantarum + P. pentosaceus ph 4,5 4,4 4,1 Ammoniaca (% NT) 13,0 10,9 8,8 Carboidrati solubili (% s.s.) Acido lattico (g / kg s.s.) Acido acetico (g / kg s.s.) Etanolo (g / kg s.s.)

15 Evoluzione degli enterobatteri nell insilato di erba inoculato UFC/g Testimone Inoculato omolattico Giorni dall'insilamento Evoluzione del ph nell insilato di mais Testimone Batteri lattici omolattici ph Giorni di fermentazione 15

16 Pregi e difetti inoculo insilato con batteri omolattici calo ph più rapido riduzione enterobatteri (meno azoto ammoniacale e endotossine) minor rischio sviluppo clostridi (no (no acido butirrico) maggior suscettibilità a deterioramento aerobico (soprattutto silomais per minor presenza acido acetico) Inoculi di batteri lattici silomais ph e ore di stabilità all aria di insilati di mais (35% di s.s.) ph Ac.. lattico Ac.. acetico Ore (g/kg DM) (g/kg DM) stabilità Controllo 3, Inoculo omolattici 3, Inoculo eterolattici 3,

17 Aggiunta enzimi agli insilati Enzimi cellulosolitici cellulosolitici: usati per aumentare gli zuccheri fermentescibili attraverso l idrolisi delle componenti della fibra più digeribili quali: cellulosa, emicellulose e pectine. Potenzialmente utili per insilati a basso contenuto di zuccheri. Dannosi per il silomais. Ferulate esterase: prodotta o da funghi e aggiunta agli insilati o recentemente da batteri lattici eterolattici (Lact. buchneri) ) usati come inoculo. Agisce sulla degradabilità della fibra, per la rottura di ponti della lignina, lasciando più libera la cellulosa all aggressione dei batteri ruminali Effetto enzimi cellulosolitici insilati di erba umidi (20% s.s.) Testimone Enzimi cellulosolitici ph 4,2 3,7 Ammoniaca (% NT) 8,7 6,1 Carboidrati solubili (% s.s.) 3 31 Acido lattico (g/kg s.s.) Acido acetico (g/kg s.s.) NDF ADF Digeribilità s.o

18 Effetto dell enzima ferulate esterase Trattato 3. Problemi ad affrontare per produrre foraggi insilati di qualità Gestione della fase di preappassimento in campo (insilati tra il 30 e il 40% di s.s. in trincea dal 40 al 60% in rotoballe fasciate) Gestione e allestimento degli insilati Bilanciamento corretto della razione (alimentarista) 18

19 Insilamento in trincea o in rotoballa? Bassi quantitativi in razione di insilati e/o pochi animali rotoballe fasciate Dai 12 quintali al giorno desilati possibilità di insilamento in trincea (considerata larghezza minima trincea 5 m) Il deterioramento aerobico degli insilati Sintomi sviluppo di lieviti e muffe aumento temperatura nel cappello Danni Perdite di sostanza secca Riduzione produzione animali Rischi per la salute animali Micotossine e amine biogene Sviluppo spore clostridi e altri microorganismi dannosi 19

20 Prove di alimentazione con insilati deteriorati alla Kansas University (da Witlock et al., 2000) Insilato deteriorato nella razione a 0, 5,4 10,7 and 16% sulla sostanza secca (s.s.) ingerita Le principali conseguenze sono state: diminuzione ingestione s.s. disordini metabolici negli animali riduzione valore energetico insilati digeribilità della fibra molto ridotta Perdite e diminuzione della qualità in silomais ben conservati e deteriorati Ottimo Insilato deteriorato medio molto Ceneri, % s.s. 3,17 3,44 4,75 NDF, % s.s. 41,0 45,7 52,6 ADF, % s.s. 21,1 23,7 32,4 Amido, % s.s. 36,6 35,5 29,6 Perdite s.s., % 5,0 13,1 39,5 (Borreani e Tabacco, dati non pubblicati) 20

21 Come prevenire il deterioramento aerobico negli insilati Corretto avanzamento giornaliero del silo Compattazione del foraggio all insilamento Appesantimento della superficie e degli angoli Tipologie di film plastici per la copertura Additivi e inoculi 1. Avanzamento giornaliero del fronte di taglio Consumo settimanale misurato sulla parete del silo 21

22 Avanzamenti settimanali minimi del fronte del silo in estate e in inverno in diversi paesi (cm/settimana) Latitudine Olanda (Vissers et al., 2007) 51 N Inverno Estate 51 N Ontario (OMAFRA Staff, 2002) 50 N North Dakota Dakota (Schroeder,, 2004) 47 N Nord Italia (Borreani Wisconsin (Muck Borreani and Tabacco, 2002) 45 N Muck and Pitt,, 1993) 44 N Kansas (Berger and Bolsen,, 2006) 38 N Israele (Weinberg,, 2003) 31 N Da dove vengono questi numeri? 47 N N N N N Avanzamento minimo del fronte di taglio del silo per prevenire il deterioramento aerobico 30 Consumo invernale Avanzamento (cm/d) Inverno 15 cm/d o 105 cm/settimana Avanzamento (cm/d) Consumo estivo Sili con deterioramento Sili senza deterioramento Estate >23 cm/d o >160 cm/settimana 22

23 Alcuni fronti di trincea Fronte 11 m 2 (5 m x 2,2 m) Quantità 13,5 q (40 capi x 25 kg + 3,5 q rimonta) Consumo 22,3 cm/d Fronte 8,5 m 2 (5 m x 1,7 m) Quantità 6,0 q (30 capi x 20 kg + NO rimonta) Consumo 12,8 cm/d Appesantimento del silo ghiaia (150 kg/m 2 ) gomme (30 kg/m 2 ) Silomais: Consumo estivo 15 cm/d = 105 cm/sett. 23

24 Tipologie di film plastici per la copertura degli insilati Nuovi teli plastici a bassa permeabilità all ossigeno Spessore (µm) O 2 permeabilità (cm 3 /m 2 /24 h) a 23 C a 50 C Telo tradizionale (PE) Telo barriera O 2 (OB) (da Borreani et al., 2007) 24

25 Temperatura plastica: Belgio: giornata di sole in primavera (Daponte( Daponte,, 1992) Colore telo Temperatura ( C) Telo bianco Telo nero Aria (T. max) Caratteristiche delle trincee studiate nelle due prove (Borreani et al., 2007) Azienda 1 Azienda 2 Avanzamento (cm/giorno) Superficie fronte (m 2 ) 20,8 34,8 Mesi di conservazione 9 11 Densità insilato (kg verde/m 3 )

26 Perdite di s.s. nelle aree periferiche del silo coperte con i due teli PE o OB Azienda 1 (19 cm/d) Perdite s.s. (%) Azienda 2 (33 cm/d) Centro OB PE Centro OB PE Superficie silo (40 cm) Superficie silo (40 cm) Conteggio delle muffe nelle aree periferiche del silo coperte con i due teli PE o OB Muffe (log CFU/g insilato) Azienda 1 (19 cm/d) Azienda 2 (33 cm/d) 0 Centro OB PE Centro OB PE Superficie silo (40 cm) Superficie silo (40 cm) 26

27 Spore di clostridi nelle aree periferiche del silo coperte con i due teli PE o OB Spore clostridi (log MPN/g) Azienda 1 (19 cm/d) Azienda 2 (33 cm/d) 0 Centro OB PE Centro OB PE Superficie silo (40 cm) Superficie silo (40 cm) Grazie per l attenzione! 27